ISME | 研究揭示根部有益和有害微生物影响干旱胁迫植物的表型！

许多因素会影响植物的整体健康和生产力，包括品种差异 (GP)、非生物胁迫(E) 以及密切生活在植物内部和周围的微生物 (GM) 的多样性。植物微生物群落的组成以及空间和时间动态也受到环境条件和宿主因素的影响导致相互作用的错综复杂的网络（PlantHealth=GP×GM×E)。先前旨在解开这种相互作用网络的研究可以分为两种一般方法：基于现场的调查和受控系统实验。

2022年5月6日，国际权威学术期刊The ISME Journal发表了美国唐纳德·丹佛斯植物科学中心(Plants are wonderful teachers！走进美国唐纳德-丹佛斯植物科学中心！)Rebecca Bart（PLOS PATHOGENS | 宿主-病原菌军备竞赛的升级：宿主抗性反应与细菌毒力反应增强相对应！）团队的最新相关研究成果，题为Identification of beneficial and detrimental bacteria impacting sorghum responses to drought using multi-scale and multi-system microbiome comparisons的研究论文。

干旱是限制农业生产力的主要非生物胁迫。先前的田间实验表明，干旱会降低根部和根际的微生物群落多样性。这些变化最终如何影响植物健康仍然难以捉摸。为此，科研人员将还原论、过渡和生态方法相结合，应用于主要谷类作物高粱，以识别严重影响干旱胁迫植物表型的关键根部相关微生物。将53种拟南芥相关细菌应用于高粱种子，并监测它们对根系生长的影响。两种节杆菌在拟南芥和高粱中引起根系生长抑制(RGI)。在合成群落的背景下，贪噬菌菌株能够保护植物免受节杆菌引起的RGI的侵害。作为一个过渡系统，高通量表型被用来测试合成群落。在干旱胁迫期间，节杆菌定殖的植物的生长和叶片含水量降低。被节杆菌和贪噬菌定殖的植物与对照植物一样或更好。同时，本研究进行了一项田间试验，其中在干旱条件下评估了高粱。通过将土壤特性数据纳入微生物组分析，用一种新方法解释了实验噪音，并能够观察到节杆菌丰度与植物生长之间的负相关。在验证了这种方法后，科研人员交叉引用了来自高通量表型分析和田间实验的数据，并报告了一份与干旱胁迫下植物生长呈正相关的高置信度细菌列表。总之，一个三层实验系统成功地跨越了实验室到田间的差距，并确定了干旱条件下对高粱有益和有害的菌株。

图 ：合成群落 (SynComs) 和单个菌株在快速幼苗试验中影响高粱根长表型

图 ：高通量表型分析后高粱根相关微生物组的表征

图 ：田间试验中干旱处理的高粱微生物组

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